JP5602139B2 - Products used for magnetic heat exchange, intermediate products, and manufacturing methods for products used for magnetic heat exchange - Google Patents

Products used for magnetic heat exchange, intermediate products, and manufacturing methods for products used for magnetic heat exchange Download PDF

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Description

本発明は磁気熱交換に用いられる製品と磁気熱交換に用いられる製品の製品製造方法に関する。   The present invention relates to a product used for magnetic heat exchange and a method for manufacturing a product used for magnetic heat exchange.

磁気熱量効果とは、磁気的に誘起されたエントロピー変化が熱の発生又は吸収へ断熱変換されることをいう。したがって、磁気熱量製品に磁場を印加することにより、熱の発生又は吸収をもたらすエントロピー変化を誘起することができる。この効果は、冷却及び/又は加熱を提供することに利用される。   The magnetocaloric effect refers to adiabatic conversion of a magnetically induced entropy change to heat generation or absorption. Thus, applying a magnetic field to a magnetocaloric product can induce entropy changes that result in the generation or absorption of heat. This effect is used to provide cooling and / or heating.

米国特許第6、676、772号明細書に開示されているような磁気熱交換装置は、典型的には、ポンプ再循環システムと、液体冷却剤などの熱交換媒体と、磁気熱量効果を示す磁気冷却作動製品の粒子で満たされたチャンバーと、チャンバーに磁場を印加する手段とを含む。   Magnetic heat exchange devices such as those disclosed in US Pat. No. 6,676,772 typically exhibit a pump recirculation system, a heat exchange medium such as a liquid coolant, and a magnetocaloric effect. A chamber filled with particles of magnetically cooled working product and means for applying a magnetic field to the chamber.

磁気熱交換装置は、気体圧縮・膨張サイクルシステムよりも、原理的には、エネルギー効率がよい。また、磁気熱交換装置は、オゾン濃度の減少の一因であると考えられているクロロフルオロカーボン(CFC)などの化学製品を使用しないので、環境に優しいとみなされる。   A magnetic heat exchange device is in principle more energy efficient than a gas compression / expansion cycle system. Also, the magnetic heat exchange device is considered environmentally friendly because it does not use chemical products such as chlorofluorocarbons (CFCs) that are believed to contribute to a decrease in ozone concentration.

近年、La(Fel−aSil3、Gd(Si、Ge)、Mn(As、Sb)、及びMnFe(P、As)などの室温又は室温に近いキュリー温度Tを有する製品が開発されてきている。キュリー温度は、磁気熱交換システムの製品の動作温度となる。それゆえ、これらの製品は、建物の温度制御、家庭用及び産業用の冷蔵庫及び冷凍庫、自動車の温度制御などの用途で利用するのに適している。 Recently, La (Fe l-a Si a) l3, Gd 5 (Si, Ge) 4, Mn (As, Sb), and MnFe (P, As) products having a Curie temperature T c is close to room temperature or the like Has been developed. The Curie temperature is the operating temperature of the product of the magnetic heat exchange system. Therefore, these products are suitable for use in applications such as building temperature control, household and industrial refrigerators and freezers, and automobile temperature control.

結果として、磁気熱交換システムは実際、新たな磁気材料によってもたらされる利点を理解するために発展していくだろう。しかし、さらなる向上のためには磁気熱交換テクノロジーをより広範囲に適用できるようにすることが望ましい。   As a result, magnetic heat exchange systems will indeed evolve to understand the benefits provided by new magnetic materials. However, it is desirable to be able to apply the magnetic heat exchange technology to a wider range for further improvement.

米国特許第6、676、772号明細書US Pat. No. 6,676,772

コスト効率よく製造可能な磁気熱交換装置に利用される少なくとも1つの磁気熱量活性相を含む製品とその製造方法を提供することが本発明の目的である。   It is an object of the present invention to provide a product comprising at least one magnetocalorically active phase and a method for producing the same that is used in a magnetic heat exchange device that can be produced cost-effectively.

少なくとも1つの磁気熱量活性相を含む不純物が5体積%以下である製品の製造方法によって、少なくとも1つ(La1−a)(Fe1−b−c13−dXeの相を含む中間体によってもたらされる製品が提供される。ここで、0≦a≦0.9、0≦b≦0.2、0.05≦c≦0.2、−1≦d+1、0≦e≦3であり、MにはCe、PrやNdのうち1つ以上該当する。Tには、Co、Ni、MnやCrが1つ以上該当する。Yには、Si、Al、As、Ga、Ge、Sn、Sbが1つ以上該当する。Xには、H、B、C、N、LiやBeが1つ以上該当する。前記中間体は少なくともひとつの永久磁性の相を含み、前記中間体に対して、少なくとも1つ中間体の部分を除去する加工を施す。その後、前記中間体は少なくとも1つ(La1−a)(Fe1−b−c13−dXeの相を含む最終製品を製造するために熱処理される。 By the method for producing a product impurities is not more than 5% by volume comprising at least one magnetocalorically active phase, at least one (La 1-a M a) (Fe 1-b-c T b Y c) 13-d Xe A product provided by an intermediate comprising the phases of Here, 0 ≦ a ≦ 0.9, 0 ≦ b ≦ 0.2, 0.05 ≦ c ≦ 0.2, −1 ≦ d + 1, 0 ≦ e ≦ 3, and M is Ce, Pr or Nd. 1 or more. T is one or more of Co, Ni, Mn and Cr. Y is one or more of Si, Al, As, Ga, Ge, Sn, and Sb. X corresponds to one or more of H, B, C, N, Li, and Be. The intermediate includes at least one permanent magnetic phase, and the intermediate is processed to remove at least one intermediate portion. Thereafter, the intermediate is heat treated to produce a final product comprising at least one (La 1-a M a) (Fe 1-b-c T b Y c) of 13-d Xe phase.

永久磁石は10Oe以上の強力な保磁力を含む製品として定義する。   A permanent magnet is defined as a product containing a strong coercive force of 10 Oe or more.

少なくとも1つの磁気熱量活性相を含む製品の製造方法は大きなブロックの形成や2以上の小さな製品を単一化又は/及び、コスト効率よく製造可能な方法で期待される範囲のものを提供することを可能にする。   A method for producing a product containing at least one magnetocalorically active phase should provide a range that is expected in a method that can form a large block and / or unify two or more small products and / or cost-effectively produce them. Enable.

特に大きな面積を有する磁気熱量活性相を含む製品を加工する場合、例えば少なくとも5mmや数十mmの面積を有するブロックで、本発明者は、大きな製品から製造される期待される面積を有する製造体の数が制限された加工中に前記の製品に不適切なひびが形成されることを観察した。   In particular, when processing a product including a magnetocalorically active phase having a large area, for example, a block having an area of at least 5 mm or several tens of mm, the present inventor has a product having an expected area manufactured from a large product. It was observed that inadequate cracks formed in the product during processing with a limited number of.

本発明者はさらにこの熱分解は主に少なくともひとつの永久磁性の相を有する中間体を形成するために製品を熱処理することによって避けることができることを観察した。前記中間体は、ここで永久磁石として定義されるために必要な10Oe以上の保磁力を含む。 The present inventors have further pyrolytic observed that can be avoided primarily to form an intermediate having at least one permanent magnetic phase by heat treating the product. The intermediate includes a coercive force of 10 Oe or more necessary to be defined here as a permanent magnet.

大きな製品から製造される製品が損失の減少が増加できるように不適切なひびを製造することなく加工が進みうる。前記中間体はさらに磁気熱量活性相を形成し、磁気熱交換装置の運動構成要素として使用するのに適した製品を提供するために熱処理される。   Processing can proceed without producing improper cracks so that products manufactured from large products can increase loss reduction. The intermediate is further heat treated to form a magnetocalorically active phase and to provide a product suitable for use as a moving component of a magnetic heat exchange device.

少なくとも1つの磁気熱量活性相を含む前記中間体の製造方法が最適であるとして選択された。粉末冶金方法は大きな面積を有するブロックがコスト効率よく製造できるという利点を有する。少なくとも1つ以上の磁気熱量活性相を含む製品を含む粉末の製粉、焼結反応に続いて、焼結させた製品を形成するため圧縮や焼結よって形成されるために前駆体の製粉、圧縮や焼結のような粉末冶金方法は使用されうる。前記中間体は鋳造や溶融固化紡糸や本発明に記載の方法のような他の方法で製造され,その後本発明の方法により加工することができる。   The method for producing the intermediate comprising at least one magnetocalorically active phase was chosen as optimal. The powder metallurgy method has an advantage that a block having a large area can be manufactured cost-effectively. Milling of a powder comprising a product comprising at least one magnetocalorically active phase, followed by a sintering reaction, milling of the precursor to be formed by compression or sintering to form a sintered product, compression Powder metallurgy methods such as sintering can be used. The intermediate can be produced by other methods such as casting, melt-solid spinning, or the method described in the present invention and then processed by the method of the present invention.

磁気熱量活性材料は、磁場に置かれたときにエントロピーが変化するような材料であるとして定義される。例えば、強磁性から常磁性挙動への変化の結果でありうる。磁気熱量活性物質は、一部の温度域においてのみ、印加された磁場に関する磁化の二次導関数の符号が正から負へ変化する変曲点を示しうる。   A magnetocalorically active material is defined as a material whose entropy changes when placed in a magnetic field. For example, it may be the result of a change from ferromagnetism to paramagnetic behavior. The magnetocalorically active material can exhibit an inflection point where the sign of the second derivative of magnetization with respect to the applied magnetic field changes from positive to negative only in some temperature ranges.

磁気熱量不活性物質は、磁場に置かれたときに有意なエントロピー変化を示さない物質として定義される。   A magnetocalorically inactive material is defined as a material that does not exhibit a significant entropy change when placed in a magnetic field.

磁気相転移温度はある磁気状態から別の状態への変化としてここに定義される。磁気熱量活性相はエントロピーの変化と関連する反強磁性から強磁性への変化を示す。磁気熱量活性相はエントロピーの変化と関連する反強磁性から常磁性への変化を示す。これらの材料にとって、磁気転移温度はキュリー温度とも呼ばれる。   The magnetic phase transition temperature is defined herein as a change from one magnetic state to another. The magnetocalorically active phase shows a change from antiferromagnetism to ferromagnetism associated with a change in entropy. The magnetocalorically active phase shows a change from antiferromagnetism to paramagnetism associated with a change in entropy. For these materials, the magnetic transition temperature is also called the Curie temperature.

理論の制約にとらわれず、加工中に前記の磁気熱量活性相を含む製品の熱分解が観察されたということは、磁気熱量活性相において温度依存相の変化が起こっていることが原因と考えられる。前記の相変化はエントロピーの変化、強磁性体から常磁性体への変化や体積の変化や線形熱膨張の変化などである。   Without being bound by theory, the fact that the thermal decomposition of the product containing the magnetocalorically active phase was observed during processing is considered to be caused by a change in the temperature-dependent phase in the magnetocalorically active phase. . The phase change includes entropy change, change from ferromagnetic material to paramagnetic material, volume change, and linear thermal expansion change.

前記の製品が非磁気熱量活性な加工状況において、加工中起こる相変化がなく、相変化と関連する膨張を避けることができる。それゆえ、前記の製品は確実に、製造量が増加し、損失が減少するように加工しうる。   In processing situations where the product is non-magnetocalorically active, there is no phase change that occurs during processing, and expansion associated with phase change can be avoided. Therefore, the product can be reliably processed to increase production and reduce losses.

実施例として、前記中間体は50体積%以上のアルファ−Feの含有量である。前記中間体は、徐々にアルファ−Feの含有量を増やすことで、磁気熱量活性相の割合が徐々に減少していくことが予想される。   As an example, the intermediate has an alpha-Fe content of 50% by volume or more. The intermediate is expected to gradually decrease the proportion of the magnetocalorically active phase by gradually increasing the content of alpha-Fe.

さらに実施例として、前記中間体は、最終製品においてアルファ−Feの含有量を5体積%以上含むもの製造するために熱処理される。   Further by way of example, the intermediate is heat-treated to produce a final product having an alpha-Fe content of 5% by volume or more.

前記中間体は、NaZn13型の結晶構造を有する少なくとも1つの相を有する前駆体の熱処理によって製造されうる。 The intermediate may be manufactured by heat treatment of a precursor having at least one phase having a NaZn 13 type crystal structure.

前記中間体は、NaZn13型の結晶構造を有する少なくとも1つの相を有する前駆体を熱処理し、NaZn13型の結晶構造を分解し、段階的な熱処理によって永久磁性を形成することによって製造されうる。 The intermediate heat-treated precursor having at least one phase having a crystal structure of NaZn 13 type, and degrading crystalline forms of NaZn 13 type can be prepared by forming a permanent magnetic by stepwise heat treatment .

実施形態として、前記の前駆体は少なくとも1つのアルファ−Fe型の相を製造するために選択された条件で熱処理される。   In an embodiment, the precursor is heat treated at conditions selected to produce at least one alpha-Fe type phase.

前記の前駆体は非磁気マトリクスで少なくとも1つアルファ−Fe型の相を包含するものを製造するために選択された条件で熱処理されうる。   The precursor may be heat treated at conditions selected to produce a non-magnetic matrix containing at least one alpha-Fe type phase.

前記の前駆体は、少なくとも1つ60体積%以上のアルファ−Fe型の相を含む製品を製造するために熱処理されうる。   The precursor may be heat treated to produce a product that includes at least one 60 vol% or more alpha-Fe type phase.

前記の前駆体は、少なくとも1つ(La1−a)(Fe1−b−c13−dXeの相をもたらすために選択された粉末を攪拌し、少なくとも1つNaZn13型の結晶構造の相を製造するために、温度T1で焼結させることによって製造されうる。 The precursor was stirred powder selected to provide at least one (La 1-a M a) (Fe 1-b-c T b Y c) of 13-d Xe phase, at least one In order to produce a phase of NaZn 13 type crystal structure, it can be produced by sintering at a temperature T1.

温度T1で熱処理後、前記の前駆体は少なくとも1つ永久磁性の相を有する中間体を形成するために温度T2で熱処理されうる。T2<T1である。温度T1と温度T2における熱処理は、温度T2以下に製品を冷却することなく行われる。しかし、前記の熱処理は温度T1で熱処理後、前駆体を室温まで冷却することで行われうる。   After heat treatment at temperature T1, the precursor can be heat treated at temperature T2 to form an intermediate having at least one permanent magnetic phase. T2 <T1. The heat treatment at the temperature T1 and the temperature T2 is performed without cooling the product below the temperature T2. However, the heat treatment may be performed by cooling the precursor to room temperature after the heat treatment at the temperature T1.

前記のアルファ−Fe型の相は、前記の相やNaZn13型の結晶構造の相を形成するために必要な温度より低い温度で形成される。 The alpha-Fe type phase is formed at a temperature lower than the temperature necessary for forming the phase or the phase of the NaZn 13 type crystal structure.

仮に前記の前駆体が少なくとも1つNaZn13型の結晶構造の相を有する場合、T2の温度はNaZn13型の結晶構造の相を分解するために選択されうる。前記のアルファ−Fe型の相はNaZn13型の結晶構造を有する相を分解したのちに形成されうる。 If the precursor has at least one NaZn 13 type crystal structure phase, the temperature of T2 can be selected to decompose the NaZn 13 type crystal structure phase. The alpha-Fe type phase can be formed after decomposing a phase having a NaZn 13 type crystal structure.

さらに実施形態として、前記中間体は、磁気熱量活性相である(La1−a)(Fe1−b−c13−dXeを有する最終製品を製造するために温度T3で熱処理される。T3>T2である。実施形態として、T3<T1である。 As a further embodiment, the intermediate is magnetocalorically active phase (La 1-a M a) (Fe 1-b-c T b Y c) temperature to produce the final product having a 13-d Xe Heat treated at T3. T3> T2. In the embodiment, T3 <T1.

さらに実施形態として、前記の前駆体の構成は温度T2でNaZn13型の結晶構造を有する相可逆反応を引き起こすために選択される。T2でNaZn13型の結晶構造を有する相の分解後、前記のNaZn13型の結晶構造を有する相は温度T3で再形成される。T3はT2よりも大幅に高い温度である。 In a further embodiment, the precursor composition is selected to cause a phase reversible reaction having a NaZn 13 type crystal structure at temperature T2. After the decomposition of the phase having the NaZn 13 type crystal structure at T2, the phase having the NaZn 13 type crystal structure is re-formed at the temperature T3. T3 is a temperature significantly higher than T2.

前記中間体の一部は、あらゆる方法によって除去することができる。例えば、中間体の一部は機械加工又は/及び、機械的な粉砕や研磨や化学機械研磨又は/及び放電カッティングや線浸食カッティングやレーザーカッティングやドリルやウォータービームカッティングなどで除去することができる。   A portion of the intermediate can be removed by any method. For example, a part of the intermediate can be removed by machining or / and mechanical grinding or polishing, chemical mechanical polishing or / and discharge cutting, linear erosion cutting, laser cutting, drilling, water beam cutting, or the like.

これらの方法の組み合わせがそれぞれの中間体に使用されうる。例えば、中間体が放電カッティングや最終的に期待される表面を提供するために機械研磨によってさらに除去することよって中間体の一部を除去することにより、2つ以上構成物から単一化されうる。最終的に貫通孔は熱伝導流体のための通り道を提供するためにレーザードリルによって穴をあけられうる。   A combination of these methods can be used for each intermediate. For example, an intermediate can be singulated from two or more components by removing a portion of the intermediate by further removing by mechanical cutting to provide electrical discharge cutting or the final expected surface. . Finally, the through hole can be drilled with a laser drill to provide a passage for the heat transfer fluid.

前記中間体の一部は中間体の表面にチャネルを形成するために取り除かれうる。例えば、熱交換器装置において最終製品を製造するために熱交換媒体の流れを誘導するチャネルである。中間体の一部は貫通孔を提供するために取り除かれうる。貫通孔は熱交換媒体の流れの誘導や、最終製品の表面積を増大させるという利点を有し、これにより、製品と熱交換媒体との間の熱交換効率をさらに向上させることができる。   A portion of the intermediate can be removed to form a channel on the surface of the intermediate. For example, a channel that directs the flow of a heat exchange medium to produce a final product in a heat exchanger apparatus. A portion of the intermediate can be removed to provide a through hole. The through holes have the advantage of inducing the flow of the heat exchange medium and increasing the surface area of the final product, which can further improve the heat exchange efficiency between the product and the heat exchange medium.

少なくとも1つの磁気熱量活性相を有する製品を製造するための中間体は以下の構成で提供される。少なくとも1つ(La1−a)(Fe1−b−c13−dXeの相で5体積%以下の不純物で、0≦a≦0.9、0≦b≦0.2、0.05≦c≦0.2、−1≦d+1、0≦e≦3、MにはCe、PrやNdが1つ以上該当する。Tには、Co、Ni、MnやCrが1つ以上該当する。Yには、Si、Al、As、Ga、Ge、Sn、Sbが1つ以上該当する。Xには、H、B、C、N、LiやBeが1つ以上該当する。前記中間体は永久磁石を含む。 An intermediate for producing a product having at least one magnetocalorically active phase is provided in the following configuration. At least one (La 1-a M a) (Fe 1-b-c T b Y c) the phase of the 13-d Xe 5% by volume or less of impurities, 0 ≦ a ≦ 0.9,0 ≦ b ≦ 0.2, 0.05 ≦ c ≦ 0.2, −1 ≦ d + 1, 0 ≦ e ≦ 3, and M corresponds to one or more of Ce, Pr, and Nd. T is one or more of Co, Ni, Mn and Cr. Y is one or more of Si, Al, As, Ga, Ge, Sn, and Sb. X corresponds to one or more of H, B, C, N, Li, and Be. The intermediate includes a permanent magnet.

前記中間体は、例えば機械加工や研磨や線浸食カッティングによって容易に加工しうる。それゆえ、大きなブロックは粉末冶金のテクノロジーとしてコスト効率のよい方法で製造されうる。特別に応用するために期待される面積を有する製品をもたらすために製造される。前記の加工は、別々に行われうる。   The intermediate can be easily processed by, for example, machining, polishing, or linear erosion cutting. Large blocks can therefore be manufactured in a cost-effective manner as powder metallurgy technology. Manufactured to provide products with the expected area for special applications. Said processing can be performed separately.

例えば、消費者は中間体を加工するために購入することができる。そして、磁気熱量活性相を形成するためにこれらを熱処理することができる。   For example, a consumer can purchase to process an intermediate. These can then be heat treated to form a magnetocalorically active phase.

もう1つの方法として、前記中間体の製造と加工物の熱処理は適切な設備をもつ装置で実行されうる。前記の加工は、熱処理に適した設備でなく、加工に適した設備をもつ異なる装置で実行されうる。   Alternatively, the production of the intermediate and the heat treatment of the workpiece can be performed in an apparatus with appropriate equipment. The above processing can be carried out by different apparatuses having equipment suitable for processing, not equipment suitable for heat treatment.

磁気熱交換装置に用いられる少なくとも1つ磁気熱量活性相を備える製品は、中間体を広範囲に適用することでコスト効率よく製造することができる。   A product comprising at least one magnetocalorically active phase used in a magnetic heat exchange device can be produced cost-effectively by applying the intermediate in a wide range.

実施形態として、少なくとも1つの(La1−a)(Fe1−b−c13−dXeの相の構成は可逆的な相分解反応を示すために選択された。これは第1段階として中間製品をもたらすために分解し、さらに熱処理を施すことで完成する。 In embodiments, configuration of at least one of (La 1-a M a) (Fe 1-b-c T b Y c) of 13-d Xe phases were selected to show the reversible phase decomposition reaction. This is completed by disassembling to provide an intermediate product as a first step and then subjecting it to a heat treatment.

少なくとも1つ(La1−a)(Fe1−b−c13−dXeの相の構成は、少なくとも1つアルファ−Feベース相やLa−リッチやSi−リッチの相への可逆的な相分解反応を示すために選択されうる。 At least one (La 1-a M a) (Fe 1-b-c T b Y c) of the 13-d Xe phase configuration, at least one alpha -Fe based phase and La- rich and Si- rich It can be selected to show a reversible phase decomposition reaction into phases.

さらに実施形態として、少なくとも1つ(La1−a)(Fe1−b−c13−dXeの相の構成は少なくとも1つ(La1−a)(Fe1−b−c13−dXeの相が、液相の焼結によって形成されるために選択される。これによって、高密度の製品や、許容時間に高密度の製品を製造することを可能にする。 As a further embodiment, at least one (La 1-a M a) (Fe 1-b-c T b Y c) of the 13-d Xe phase structure at least one (La 1-a M a) (Fe phase 1-b-c T b Y c) 13-d Xe is selected to be formed by sintering in the liquid phase. This makes it possible to manufacture high-density products and high-density products in an acceptable time.

実施形態として、前記中間体は全体として以下のような構成である。a=0、TはCo、YをSiとし、e=0とする。また、a=0、TはCo、YをSiとし、e=0のとき、0<b≦0.075、0.05<c≦0.1である。   As an embodiment, the intermediate body has the following configuration as a whole. a = 0, T is Co, Y is Si, and e = 0. Further, a = 0, T is Co, Y is Si, and when e = 0, 0 <b ≦ 0.075 and 0.05 <c ≦ 0.1.

前記中間体は、少なくとも1つアルファ−Fe型の相を含みうる。さらに実施形態として、中間体は60体積%以上のアルファ−Fe型の相含む。アルファ−Fe型の相はCo、Siを含む。   The intermediate may include at least one alpha-Fe type phase. In a further embodiment, the intermediate comprises more than 60% by volume of alpha-Fe type phase. The alpha-Fe type phase contains Co and Si.

実施形態として、前記中間体はさらにLa−リッチやSi−リッチの相を含む。   As an embodiment, the intermediate further includes a La-rich or Si-rich phase.

さらに実施形態として、前記中間体は以下の磁気特性を含む。B>0.35T、Hcj>80/B>1.0Tである。 In further embodiments, the intermediate includes the following magnetic properties: B r > 0.35T, H cj > 80 / B s > 1.0T.

前記中間体は、非磁気マトリクスと非磁気マトリクスに分布する複数のアルファ−Feの含有物の複合構造を含みうる。この中で、非磁性は室温におけるマトリクスの状態と関連し、とても小さな飽和分極において強磁性の材料と同様の常磁性と反磁性の材料を含む。   The intermediate may include a composite structure of a nonmagnetic matrix and a plurality of inclusions of alpha-Fe distributed in the nonmagnetic matrix. Among these, non-magnetism is related to the state of the matrix at room temperature, and includes paramagnetic and diamagnetic materials similar to ferromagnetic materials in a very small saturation polarization.

前記中間体は10Oe以上600Oe以下の保磁力を有する。そのような保磁力の製品は半硬化磁石(half hard magnets)と呼ばれる。   The intermediate has a coercive force of 10 Oe to 600 Oe. Such coercive products are referred to as half hard magnets.

永久磁石は、アルファ−Fe型の相を含む。   The permanent magnet includes an alpha-Fe type phase.

さらに実施形態として、前記中間体は、反応温度における長さと体積の温度依存転移を示す。ここで,(L10%−L90%)x100/L<0.1である。Lは製品の長さであり、L10%は長さの変化の最大値の10%であり、L90%は長さの変化の最大値の90%である。反応温度は室温である。前記中間体は、長さと体積の変化をさけることによる圧力が原因の熱分解のために反応温度における長さと体積の小さな温度依存転移を含む。 In further embodiments, the intermediate exhibits a temperature dependent transition of length and volume at the reaction temperature. Here, (L 10% −L 90% ) × 100 / L <0.1. L is the length of the product, L 10% is 10% of the maximum length change, and L 90% is 90% of the maximum length change. The reaction temperature is room temperature. The intermediate contains a temperature dependent transition of length and volume at the reaction temperature due to thermal decomposition due to pressure by avoiding length and volume changes.

磁気相転移Tcを有し、不純物が5%以下である少なくとも1つ磁気熱量活性なLaFe13ベース相を含む製品が提供される。少なくとも1つ磁気熱量的に活性なTLaFe13ベース相を含む構成は可逆的な相分解反応を示すために選択される。 A product is provided comprising at least one magnetocalorically active LaFe 13 base phase having a magnetic phase transition Tc and no more than 5% impurities. A configuration comprising at least one magnetocalorically active TLaFe 13 base phase is selected to exhibit a reversible phase decomposition reaction.

少なくとも1つLaFe13ベース相の構成は、Siを含み、少なくとも1つアルファ−Feベース相やLa−リッチやSi−リッチの相への可逆的な相分解反応を示すために選択される。 The configuration of at least one LaFe 13 base phase includes Si and is selected to exhibit a reversible phase decomposition reaction into at least one alpha-Fe base phase, La-rich or Si-rich phase.

さらに実施形態として、Siの含有量は少なくとも1つLaFe13ベース相がアルファ−Feベース相やLa−リッチやSi−リッチの相への可逆的な相分解反応を示すために選択される。 Furthermore, as an embodiment, the content of Si is selected so that at least one LaFe 13 base phase exhibits a reversible phase decomposition reaction into an alpha-Fe base phase, La-rich or Si-rich phase.

さらに実施形態として、少なくとも1つLaFe13ベース相の構成は液相の焼結によってLaFe13−ベース相が形成されるように選択される。 As a further embodiment, the configuration of at least one LaFe 13 base phase is selected such that a LaFe 13 -base phase is formed by liquid phase sintering.

さらに実施形態として、LaFe13ベース相は(La1−a)(Fe1−b−c13−dXeを以下のようにする。0≦a≦0.9、0≦b≦0.2、0.05≦c≦0.2、−1≦d+1、0≦e≦3、MはCe、Pr、Ndとし、TはCo、Ni、Mn、Crとし、YはSi、Al、As、Ga、Ge、Sn、Sb、XはH、B、C、N、Li、Beとする。 Further, as an embodiment, the LaFe 13 base phase has (La 1-a M a ) (Fe 1-bc T b Y c ) 13-d Xe as follows. 0 ≦ a ≦ 0.9, 0 ≦ b ≦ 0.2, 0.05 ≦ c ≦ 0.2, −1 ≦ d + 1, 0 ≦ e ≦ 3, M is Ce, Pr, Nd, T is Co, Ni, Mn, and Cr, Y is Si, Al, As, Ga, Ge, Sn, Sb, and X are H, B, C, N, Li, and Be.

さらに実施形態として、a=0、TはCo、YはSi、e=0/0<b≦0.075、0.05<c≦0.1とする。   Further, as an embodiment, a = 0, T is Co, Y is Si, e = 0/0 <b ≦ 0.075, and 0.05 <c ≦ 0.1.

さらに実施形態として、前記の製品は長さや体積の温度依存転移を示す磁気熱量活性相を含む。前記の転移は測定可能なエントロピー変化の起こる温度以上の温度域で発生しうる。   In further embodiments, the product includes a magnetocalorically active phase that exhibits a temperature-dependent transition in length or volume. The transition can occur in a temperature range above the temperature at which a measurable entropy change occurs.

前記の転移は(L10%−L90%)x100/L>0.2によって明らかになる。ここで、Lとは製品の長さであり、L10%は長さの変化の最大値の10%であり、L90%は長さの変化の最大値の90%である。この境界は、温度T当たりの長さの急激な変化を特徴とする。 The transition is manifested by (L 10% -L 90% ) × 100 / L> 0.2. Here, L is the length of the product, L 10% is 10% of the maximum value of the change in length, and L 90% is 90% of the maximum value of the change in length. This boundary is characterized by a sudden change in length per temperature T.

実施形態として、磁気熱量活性相は温度の上昇により負の線熱膨張を示す。この挙動は、NaFe13型の相や(La1−a)(Fe1−b−c13−dXe型の相を含む磁気熱量活性相によって示される。 As an embodiment, the magnetocalorically active phase exhibits negative linear thermal expansion with increasing temperature. This behavior is illustrated by nafe 13 type phase and (La 1-a M a) (Fe 1-b-c T b Y c) magnetocalorically active phase comprising 13-d Xe type phase.

さらに実施形態として、磁気熱量活性相の製品は特に(La1−a)(Fe1−b−c13−dXベース相からなる。 As a further embodiment, the magnetocalorically active phase product consisting particularly (La 1-a M a) (Fe 1-b-c T b Y c) 13-d X based phase.

さらに実施形態として、前記の製品は互いに転移温度Tの異なる2以上の磁気熱量活性相を含む。 Further, as an embodiment, the product includes two or more magnetocalorically active phases having different transition temperatures Tc .

2以上の磁気熱量活性相は製品内にランダムに分布する。一方、前記の製品は各層が他の相と磁気相転移温度の異なる磁気相転移温度を有する磁気熱量活性相からなる層構造を含む。   Two or more magnetocalorically active phases are randomly distributed in the product. On the other hand, the product includes a layer structure in which each layer is composed of a magnetocalorically active phase having a magnetic phase transition temperature different from that of other phases.

特に、前記の製品は製品の方向によって増加し、反対方向では減少するような磁気相転移温度を有する複数の磁気熱量活性相からなる層構造を有しうる。そのような配置は磁気熱交換装置の動作温度の増加を可能とする。   In particular, the product may have a layer structure composed of a plurality of magnetocalorically active phases having a magnetic phase transition temperature that increases with the direction of the product and decreases in the opposite direction. Such an arrangement allows an increase in the operating temperature of the magnetic heat exchange device.

磁気相転移温度Tcを有する少なくとも1つ磁気熱量活性相を含む製品は上記に示した実験方法により製造することでもたらされる。この製品は、例えば、磁気熱交換装置の構成要素として磁気熱交換に用いられうる。   A product comprising at least one magnetocalorically active phase having a magnetic phase transition temperature Tc is produced by manufacturing by the experimental method shown above. This product can be used for magnetic heat exchange as a component of a magnetic heat exchange device, for example.

以下,本発明の実施の形態を,図面を参照しつつ説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は1100℃で焼結させた場合に製造された前駆体のアルファ−Feの含有量を示したものである。FIG. 1 shows the alpha-Fe content of the precursor produced when sintered at 1100 ° C. 図2は1080℃で焼結させた場合に製造された前駆体のアルファ−Feの含有量を示したものである。FIG. 2 shows the alpha-Fe content of the precursor produced when sintered at 1080 ° C. 図3は1060℃で焼結させた場合に製造された前駆体のアルファ−Feの含有量を示したものである。FIG. 3 shows the alpha-Fe content of the precursor produced when sintered at 1060 ° C. 図4は図2の結果と比較したものである。FIG. 4 is a comparison with the results of FIG. 図5は1080℃で焼結させた場合に製造された前駆体のアルファ−Feの含有量を示したものである。FIG. 5 shows the alpha-Fe content of the precursor produced when sintered at 1080 ° C. 図6は表3の異なる含有量で製造された前駆体のアルファ−Feの含有量を示したものである。FIG. 6 shows the alpha-Fe content of precursors produced with different contents in Table 3. 図7(a)は前駆体を走査型電子顕微鏡で観察したものである。FIG. 7A shows the precursor observed with a scanning electron microscope. 図7(b)は有効条件で中間体を合成するために熱処理をした図7(a)の前駆体を走査型電子顕微鏡で観察したものである。FIG. 7B is an observation of the precursor of FIG. 7A, which has been heat-treated to synthesize an intermediate under effective conditions, with a scanning electron microscope. 図8はLa(Fe、Si、Co)13の構成の中間体のヒステリシス曲線を示したものである。FIG. 8 shows a hysteresis curve of an intermediate having a structure of La (Fe, Si, Co) 13 . 図9は磁気熱量活性相を含む中間体と製品で観察した温度依存変化を示したものである。FIG. 9 shows the temperature-dependent changes observed for the intermediate and product containing the magnetocalorically active phase. 図10は最初の実施形態として中間体の実施方法を記載したものである。FIG. 10 describes the method of carrying out the intermediate as the first embodiment. 図11は次の実施形態として中間体の実施方法を記載したものである。FIG. 11 describes a method for carrying out an intermediate as the next embodiment. 図12はSiの含有量の変化によりLa(Fe、Si、Co)13の相に起こりうる理論的な相図を解説したものである。FIG. 12 illustrates a theoretical phase diagram that can occur in the La (Fe, Si, Co) 13 phase due to the change in the Si content.

前記の磁気熱量活性相を含む製品は磁気熱量活性相を含む中間体を製造し、永久磁石としての性質を有する中間体を形成するために前駆体を熱処理することで製造することができる。中間体は一部を除去する加工を施し、磁気熱量活性相を形成するように熱処理される。   The product including the magnetocalorically active phase can be manufactured by manufacturing an intermediate including the magnetocalorically active phase and heat-treating the precursor to form an intermediate having properties as a permanent magnet. The intermediate is processed to remove a portion and heat treated to form a magnetocalorically active phase.

中間体として機能し得る製品の形成   Formation of products that can function as intermediates

La(Fe、Si、Co)13の相は、磁気熱量活性相の有無により見ることができ、それゆえ製品の加工可能な状態はアルファ−Feの含有量を測定することで推測することができる。中間体の加工可能な状態は高いアルファ−Feの含有量に特徴を有する。 The phase of La (Fe, Si, Co) 13 can be seen by the presence or absence of a magnetocalorically active phase, and therefore the workable state of the product can be inferred by measuring the alpha-Fe content. . The processable state of the intermediate is characterized by a high alpha-Fe content.

La(Fe、Si、Co)13はLaを1とした時に,Fe、Si、及びCoの合計量が13である場合を示す。Fe、Si、及びCoの含有量は変化しても構わないが、3つの成分の合計は同じままである。 La (Fe, Si, Co) 13 indicates a case where the total amount of Fe, Si, and Co is 13 when La is 1. The content of Fe, Si, and Co may vary, but the sum of the three components remains the same.

第1の実施形態として、磁気熱量活性なLa(Fe、Si、Co)13の相からなる試料において、高いアルファ−Feの含有量の形成を誘導する熱処理の条件について調査した。 As a first embodiment, a heat treatment condition for inducing formation of a high alpha-Fe content in a sample composed of a magnetocalorically active La (Fe, Si, Co) 13 phase was investigated.

前記のアルファ−Feの含有量は外部磁場において、前記のキュリー温度に熱せられた試料の磁気分極が試料の温度関数として測定される熱磁気方法によって測定された。いくつかの強磁性相の混合物のキュリー温度は、測定することができ、Aipha−Feの比率はキュリー・ワイスの法則を用いることで測定されうる。   The alpha-Fe content was measured by a thermomagnetic method in which the magnetic polarization of the sample heated to the Curie temperature was measured as a function of the temperature of the sample in an external magnetic field. The Curie temperature of a mixture of several ferromagnetic phases can be measured, and the Aipha-Fe ratio can be measured using Curie-Weiss law.

特に、約20gの熱的に絶縁された試料は約400℃まで加熱することができ、約5.2kOeの外部磁場にあるヘルムホルツコイル(Herm−holz−coil)中に置かれると永久磁性を生み出す。磁束は試料を冷却したとして温度関数として測定される。   In particular, about 20 g of a thermally isolated sample can be heated to about 400 ° C. and produces permanent magnetism when placed in a Helm-holz-coil in an external magnetic field of about 5.2 kOe. . The magnetic flux is measured as a function of temperature as the sample is cooled.

18.85wt%のLa、3.6wt%のSi、4.62wt%のCoを含んだ粉末の混合物を攪拌し、平均粒径が3.5μmになるように保護ガスの条件下で粉砕を行った。前記の粉末の混合物はブロック形成するために、4t/cmの圧力でプレスされ、8時間1080℃で焼結された。前記の焼結されたブロックは7.24g/cmの密度である。前記のブロックは前駆体を提供するために1100℃で4時間加熱後、1050℃で4時間加熱し、50K/minで急速に冷却する。前記の前駆体は4.7%のアルファ−Feの相を含む。 A mixture of powders containing 18.85 wt% La, 3.6 wt% Si, 4.62 wt% Co is stirred and pulverized under protective gas conditions so that the average particle size becomes 3.5 μm. It was. The powder mixture was pressed at a pressure of 4 t / cm 2 to form a block and sintered at 1080 ° C. for 8 hours. The sintered block has a density of 7.24 g / cm 3 . The block is heated at 1100 ° C. for 4 hours to provide a precursor, then heated at 1050 ° C. for 4 hours and rapidly cooled at 50 K / min. The precursor contains 4.7% alpha-Fe phase.

前記の前駆体は永久磁性の性質を有する磁性体を合成するために各温度におけるドウェル時間は4時間であったので、650℃から1000℃まで50℃ごとの段階で合計32時間加熱された。加熱処理後、前記のブロックは67.2%のアルファ−Feの相を含んでいた。   Since the precursor had a dwell time of 4 hours at each temperature in order to synthesize a magnetic material having permanent magnetic properties, it was heated from 650 ° C. to 1000 ° C. in steps of 50 ° C. for a total of 32 hours. After heat treatment, the block contained 67.2% alpha-Fe phase.

前記のブロックの磁気特性が測定された。前記のブロックの保磁力HcJは81Oe、残留磁気は0.39Tで、飽和磁化は1.2Tであった。 The magnetic properties of the block were measured. The block had a coercive force HcJ of 81 Oe, a remanence of 0.39 T, and a saturation magnetization of 1.2 T.

18.39wt%のLa、3.42wt%のSi、7.65wt%のCoを含んだ粉末の混合物を攪拌し、保護ガスの条件下で粉砕し、ブロック形成するためにプレスされ、前駆体を合成するために4時間1080℃で焼結された。   A mixture of powders containing 18.39 wt% La, 3.42 wt% Si, 7.65 wt% Co was stirred, ground under protective gas conditions, pressed to form a block, Sintered at 1080 ° C. for 4 hours for synthesis.

前記の前駆体は永久磁性を有するために16時間750℃で加熱された。加熱後、前記の前駆体は70%以上のアルファ−Feの相を含んでいることが観察された。   The precursor was heated at 750 ° C. for 16 hours to have permanent magnetism. After heating, the precursor was observed to contain over 70% alpha-Fe phase.

次に前記の前駆体は650℃加熱された。650℃でドウェル時間が80時間のものは70%以上のアルファ−Feの相を含んでいた。   The precursor was then heated at 650 ° C. Those having a dwell time of 80 hours at 650 ° C. contained more than 70% of the alpha-Fe phase.

18.29wt%のLa、3.29wt%のSi、9.68wt%のCoを含んだ粉末の混合物を攪拌し、保護ガスの条件下で粉砕し、ブロック形成するためにプレスされ、前駆体を合成するために4時間1080℃で焼結された。   A mixture of powders containing 18.29 wt% La, 3.29 wt% Si, 9.68 wt% Co is stirred, ground under protective gas conditions, pressed to form a block, Sintered at 1080 ° C. for 4 hours for synthesis.

前記の前駆体は750℃で加熱された。ドウェル時間を80時間にすると70%以上のアルファ−Feの相を含むものが得られた。   The precursor was heated at 750 ° C. When the dwell time was 80 hours, a material containing 70% or more of an alpha-Fe phase was obtained.

実施例2及び3を比較すると、70%以上のアルファ−Feの相を含む磁性体を合成するための温度とドウェル時間は前駆体の構成に依存していることが観察された。   Comparing Examples 2 and 3, it was observed that the temperature and dwell time for synthesizing a magnetic material containing 70% or more of the alpha-Fe phase depends on the composition of the precursor.

磁性体は、アルファ−Feの相の含有量が増加することで機械特性の向上が期待される。   The magnetic material is expected to have improved mechanical properties as the content of the alpha-Fe phase increases.

熱処理による温度がアルファ−Feの含有量に与える影響   Effect of heat treatment temperature on alpha-Fe content

温度がアルファ−Feの含有量に与える影響が実施例2、3の粉末の混合物によって製造された前駆体によって調査された。前記の結果は図1から5にまとめた。   The effect of temperature on the alpha-Fe content was investigated with the precursors produced by the powder mixtures of Examples 2 and 3. The results are summarized in FIGS.

実施例2及び3の粉末の混合物はブロック形成するためにプレスされ、1100℃、1080℃、1060℃の異なる3つで4時間焼結された。前駆体を合成するために始めの3時間は真空にし、最後の1時間はアルゴンを注入した。   The powder mixtures of Examples 2 and 3 were pressed to block and sintered at 3 different temperatures of 1100 ° C, 1080 ° C and 1060 ° C for 4 hours. To synthesize the precursor, a vacuum was applied for the first 3 hours, and argon was injected for the last 1 hour.

異なる3種類で焼結した合成物である前駆体は6時間アルゴンを注入し、1000℃、900℃、800℃で6時間加熱された。アルファ−Feの含有が測定された。前記の結果は、図1から3にまとめた。   The precursor, a composite that was sintered in three different types, was injected with argon for 6 hours and heated at 1000 ° C., 900 ° C., and 800 ° C. for 6 hours. The content of alpha-Fe was measured. The results are summarized in FIGS.

アルファ−Feの含有は900℃や1000℃で熱処理した試料よりも、800℃で熱処理した試料のほうがより多く観察された。   More alpha-Fe content was observed in samples heat treated at 800 ° C. than samples heat treated at 900 ° C. or 1000 ° C.

図4は図2の2種類の試料を比較したものを示している。また、各温度においてアルファ−Feの含有は少なくとも試料の構成に依存しているということを示している。   FIG. 4 shows a comparison of the two types of samples in FIG. Further, it is shown that the inclusion of alpha-Fe at each temperature depends at least on the composition of the sample.

図5は永久磁性体の特徴を有する中間体を製造するために650℃から1080℃まで熱処理し、試料2、3と一致する構成を有する焼結前の前駆体のために測定されたアルファ−Feの含有量をグラフに示している。   FIG. 5 shows the alpha measured for a pre-sintered precursor that had been heat treated from 650 ° C. to 1080 ° C. to produce an intermediate having the characteristics of a permanent magnetic material and had a configuration consistent with Samples 2 and 3. The content of Fe is shown in the graph.

これらの実験結果は、特にドウェル時間が、本実験において4時間であり、高いアルファ−Feの含有量を合成するのに最適な温度であることを示している。   These experimental results show that, in particular, the dwell time is 4 hours in this experiment, which is the optimal temperature for synthesizing high alpha-Fe content.

4時間の熱処理時間をした場合、試料2の時にアルファ−Feの含有が最大となるのが、750℃であると観察された。試料2の時は800℃であった。これらの結果はまた高いアルファ−Feの含有量であるための最適な熱処理の条件が前駆体の構成に依存していることを示している。   When the heat treatment time was 4 hours, the maximum content of alpha-Fe in Sample 2 was observed at 750 ° C. The temperature of Sample 2 was 800 ° C. These results also show that the optimal heat treatment conditions for high alpha-Fe content depend on the precursor composition.

熱処理時間がアルファ−Feの含有量に与える影響   Effect of heat treatment time on alpha-Fe content

追加の実験で、熱処理時間がアルファ−Feの含有量に与える影響を調査した。   In additional experiments, the effect of heat treatment time on alpha-Fe content was investigated.

実施例2及び3を比較すると650℃、700℃、750℃、850℃において異なる時間熱処理され、アルファ−Feの含有量が測定された。前記の結果は表1、2にまとめた。   When Examples 2 and 3 were compared, heat treatment was performed at 650 ° C., 700 ° C., 750 ° C., and 850 ° C. for different times, and the content of alpha-Fe was measured. The results are summarized in Tables 1 and 2.

これらの結果は、全体として各温度において熱処理時間を増加させると、アルファ−Feの含有量が増加することを示している。   These results show that the content of alpha-Fe increases as the heat treatment time is increased at each temperature as a whole.

冷却速度がアルファ−Feの含有量に与える影響   Effect of cooling rate on alpha-Fe content

冷却速度が緩やかな場合、キュリー温度を有し、表3に示された構成の磁気熱量活性相を製造するために前駆体の焼結が想定された。   In the case of a slow cooling rate, the precursor was sintered to produce a magnetocalorically active phase having a Curie temperature and having the configuration shown in Table 3.

表3に示された構成は、前駆体の金属含有量と言われ、下付き文字mで示される。成分の金属含有量は全体の構成要素の含有量と異なる。最終的に、修正含有量は、金属含有量を与えるための全体の金属含有量と関係する。   The configuration shown in Table 3 is referred to as the metal content of the precursor and is indicated by the subscript m. The metal content of the component is different from the content of the entire component. Ultimately, the modified content is related to the total metal content to give the metal content.

とても緩やかな冷却速度は、アルファ−Feの含有量を決定するために1100℃で4時間加熱し、急速冷却することによって想定された。後で、温度は50℃間隔で減らし、急速冷却前にそれぞれの温度で4時間加熱された。アルファ−Feの含有量はそれぞれの温度で熱処理後測定された。前記の結果は、図6に示し、表4にまとめる。   A very slow cooling rate was assumed by heating at 1100 ° C. for 4 hours and rapidly cooling to determine the alpha-Fe content. Later, the temperature was reduced at 50 ° C. intervals and heated at each temperature for 4 hours before rapid cooling. The alpha-Fe content was measured after heat treatment at each temperature. The results are shown in FIG. 6 and summarized in Table 4.

アルファ−Feの含有量がすべての試料において温度が減少することによって増加することが観察された。図5に示された実施例と対比すると、Coの含有量が高い試料は、Coの含有量が低いものよりもアルファ−Feの含有量が多い。   It was observed that the alpha-Fe content increased with decreasing temperature in all samples. In contrast to the example shown in FIG. 5, the sample with a high Co content has a higher content of alpha-Fe than the sample with a low Co content.

前駆体や中間体に分布している微細構造や相   Microstructures and phases distributed in precursors and intermediates

図7aは、1080℃で4時間焼結させた3.5wt%のSi、8wt%のCo構成である前駆体の走査型電子顕微鏡写真を示したものである。この前駆体は、磁気熱量活性相であるLa(FeSiCo)13のベース相含んでいる。 FIG. 7a shows a scanning electron micrograph of a precursor having a composition of 3.5 wt% Si, 8 wt% Co sintered at 1080 ° C. for 4 hours. This precursor contains a base phase of La (FeSiCo) 13 which is a magnetocalorically active phase.

図7bは、850℃で66時間熱処理後の図7aの走査型電子顕微鏡写真を示したものである。ブロックは顕微鏡写真にて異なるコントラストのエリアを有することを特徴とする相を含む。明るいエリアはEDX分析によって測定される。   FIG. 7b shows the scanning electron micrograph of FIG. 7a after heat treatment at 850 ° C. for 66 hours. The block contains phases characterized by having different contrast areas in the micrograph. Bright areas are measured by EDX analysis.

中間体の磁気特性   Magnetic properties of intermediates

図8は、1100℃から650℃まで40時間かけて緩やかに冷却された4.4%のCoを有するLa(Fe、Si、Co)13の構成である中間体のヒステリシス曲線を示し、67%のアルファ−Feの含有量であることが測定された。磁気特性の測定結果は表5にまとめられている。前記の試料は、Bが0.394T、HcBが0.08kOe、HcJが0.08kOe、(BH)maxは1kJ/mであった。 FIG. 8 shows the hysteresis curve of an intermediate composed of La (Fe, Si, Co) 13 with 4.4% Co slowly cooled from 1100 ° C. to 650 ° C. over 40 hours, 67% The alpha-Fe content was measured. The measurement results of the magnetic properties are summarized in Table 5. The samples, B r is 0.394T, is H cB 0.08kOe, H cJ is 0.08kOe, (BH) max was 1 kJ / m 3.

中間体と最終製品の線機熱膨張   Thermal expansion of intermediate and final products

図9は、加工可能な状態と磁気熱量活性状態における熱処理と4.4%のCoを有するLa(Fe、Si、Co)13の構成の製品−50℃から+150℃までの温度における熱膨張を示す。 FIG. 9 shows the thermal expansion at temperatures from 50 ° C. to + 150 ° C. for a product of La (Fe, Si, Co) 13 composition with heat treatment in a workable state and magnetocalorically active state and 4.4% Co. Show.

始めの3時間は真空状態で残りの1時間はアルゴン雰囲気下、合計4時間1100℃で焼結された製品は、加工可能な状態で中間体を提供するためにアルゴン雰囲気下4時間800℃で熱処理された前記中間体は、71%のアルファ−Feの含有量であり、0℃付近の温度上昇により長さが正であり、大抵直線的に変化することが示される。   The first 3 hours in vacuum and the remaining 1 hour in argon atmosphere for a total of 4 hours at 1100 ° C. The product sintered at 1100 ° C. for 4 hours in argon atmosphere to provide an intermediate in the workable state at 800 ° C. The heat-treated intermediate has a content of 71% alpha-Fe and is shown to be positive in length with increasing temperature near 0 ° C. and mostly linearly changes.

中間体は2%以下のアルファ−Feの含有量で磁気熱量活性なLa(Fe、Si、Co)13ベース相を含む最終製品を提供するために6時間1050℃という高温でさらに熱処理される。最終製品は、−50℃から+40℃の幅での温度上昇において、−0.44%の長さの負の変化を示す。 The intermediate is further heat treated at a high temperature of 1050 ° C. for 6 hours to provide a final product containing a magnetocalorically active La (Fe, Si, Co) 13 base phase with an alpha-Fe content of 2% or less. The final product shows a negative change of -0.44% in length with increasing temperature in the range of -50 ° C to + 40 ° C.

加工可能な状態で、製品は長さの大きな変化を示さない。特にキュリー温度付近の温度で大きな負の変化を示さない。   When ready for processing, the product does not show a significant change in length. In particular, there is no significant negative change at temperatures near the Curie temperature.

理論の制約にとらわれず、最終製品を加工する際に加工過程で生じた熱が原因として温度域において大きな変化が加熱された製品に観察された。前記の製品の長さの変化は、磁気熱量活性相を含む製品の加工において観察されたひびに原因があると考えられる。磁気熱量活性相の分解によって、製品に、実施例において、長さのわずかな正の増加、異なる熱膨張の挙動を示すことがもたらされる。   Without being bound by theory, large changes in the temperature range were observed in the heated product due to the heat generated during the processing of the final product. This change in product length is believed to be due to cracks observed in the processing of products containing magnetocalorically active phases. The decomposition of the magnetocalorically active phase results in the product exhibiting a slight positive increase in length, different thermal expansion behavior in the examples.

中間体と最終製品の機械的性質   Intermediate and final product mechanical properties

加工可能な状態における中間体と最終製品の圧縮強度を測定した。   The compressive strength of the intermediate and final product in the workable state was measured.

Coを4.4wt%配合した製品は、加工可能な状態において圧縮強度は1176.2n/mmであり、弾性係数は168kN/mmであった。最終生物は、圧縮強度は657.6n/mmであり、弾性係数は155kN/mmであった。 The product containing 4.4 wt% Co had a compressive strength of 1176.2 n / mm 2 and a modulus of elasticity of 168 kN / mm 2 in a processable state. The final organism had a compressive strength of 657.6 n / mm 2 and an elastic modulus of 155 kN / mm 2 .

Coを9.6wt%配合した製品は、加工可能な状態において圧縮強度は1123.9n/mmであり、弾性係数は163kN/mmであった。最終生物は、圧縮強度は802.7n/mmであり、弾性係数は166kN/mmであった。 The product containing 9.6 wt% Co had a compressive strength of 1123.9 n / mm 2 and a modulus of elasticity of 163 kN / mm 2 in a processable state. The final organism had a compressive strength of 802.7 n / mm 2 and an elastic modulus of 166 kN / mm 2 .

前記中間体は、大きな中間体から2以上の小さな中間体を提供するため製粉、線浸食カッティングによって加工し得る。   The intermediate can be processed by milling or wire erosion cutting to provide two or more small intermediates from a large intermediate.

中間体の加工   Intermediate processing

実施例にて、La18.55wt%、Co4.64%、Si3.60%の構成の23mmx19mmx6、5xmmの中間体は、11.5mmx5.8mmx0.6mmの面積を有する複数の製品に線浸食カッティングによって単一化された。   In an example, an intermediate of 23 mm × 19 mm × 6, 5 × mm having a configuration of La 18.55 wt%, Co 4.64%, Si 3.60% is simply formed by linear erosion cutting into a plurality of products having an area of 11.5 mm × 5.8 mm × 0.6 mm. It was unified.

実施例にて、La18.72wt%、Co9.62%、Si3.27%の構成の23mmx19mmx6、5xmmの中間体は、11.5mmx5.8mmx0.6mmの面積を有する複数の製品に線浸食カッティングよって単一化された。   In an example, an intermediate of 23 mm × 19 mm × 6, 5 × mm having a configuration of La 18.72 wt%, Co 9.62%, Si 3.27% is simply formed by linear erosion cutting into a plurality of products having an area of 11.5 mm × 5.8 mm × 0.6 mm. It was unified.

図10は、磁気熱量活性相2を含んでいる中間体1の実験方法を記載している。前記の磁気熱量活性相2はLa(Fe1−a−bCoSi13ベース相であり、磁気相転移温度Tは44℃である。この相において、前記の磁気相転移温度は相が強磁性体から常磁性体へと転移するキュリー温度として表現されている。 FIG. 10 describes the experimental method of the intermediate 1 containing the magnetocalorically active phase 2. The magnetocalorically active phase 2 is a La (Fe 1-ab Co a Si b ) 13 base phase, and the magnetic phase transition temperature T c is 44 ° C. In this phase, the magnetic phase transition temperature is expressed as the Curie temperature at which the phase transitions from a ferromagnetic material to a paramagnetic material.

実施例にて、前記中間体1は、粉末冶金技術によって形成される。特に、適当に配合された粉末の混合物は、圧縮され、前記中間体を形成するために焼結される。しかし、適用した前記の加工方法は、本質的に磁気熱量活性相を有する前駆体を鋳造や焼結のような他の方法で製造される1つ以上の磁気熱量活性相を含む製品のために使用されうる。   In an embodiment, the intermediate 1 is formed by a powder metallurgy technique. In particular, a suitably blended powder mixture is compressed and sintered to form the intermediate. However, the processing method applied is essentially for products containing one or more magnetocalorically active phases that are produced by other methods such as casting or sintering a precursor having a magnetocalorically active phase. Can be used.

前駆体は、La(Fe1−a−bCoSi13ベース相の液相焼結を起こすために選択された温度T1で熱処理された。前記の前駆体はさらに温度T2で熱処理された。中間体の一部を除去するために、線浸食カッティングのような機械加工の方法によって確実に加工する磁気熱量活性材料を5%以下しか含まない中間体を提供するために、T2<T1である、 The precursor was heat treated at a temperature T1 selected to cause liquid phase sintering of the La (Fe 1-ab Co a Si b ) 13 base phase. The precursor was further heat treated at a temperature T2. T2 <T1 to provide an intermediate that contains no more than 5% of a magnetocalorically active material that is reliably processed by a machining method such as linear erosion cutting to remove a portion of the intermediate. ,

最初の実施態様としては、中間体1が機械製粉によって加工され、矢印3によって図1に図的に示した。特に図1は前記製品の外表面4の機械製粉を示す。製造された状態における前記製品の外表面4の位置は、破線4’で、加工後の前記製品の外表面4の位置は、実線により示されている。前記の表面4には、典型的な面の輪郭や粗さがある。   In the first embodiment, the intermediate body 1 is processed by mechanical milling and is shown diagrammatically in FIG. In particular, FIG. 1 shows mechanical milling of the outer surface 4 of the product. The position of the outer surface 4 of the product in the manufactured state is indicated by a broken line 4 ', and the position of the outer surface 4 of the product after processing is indicated by a solid line. The surface 4 has typical surface contours and roughness.

外表面の製粉によって前記中間体の反応は表面の仕上げの向上及び/又は前記製品1の寸法公差の向上に実行されうる。   By the milling of the outer surface, the reaction of the intermediate can be carried out to improve the surface finish and / or to improve the dimensional tolerances of the product 1.

前記中間体の反応後、温度T3で最終製品を形成するために熱処理することを目的とする。少なくとも1つ磁気熱量活性なLa(Fe1−a−bCoSi13−ベース相を形成するため、T3>T2で、T3<T1である。 After the reaction of the intermediate, an object is to heat-treat to form a final product at a temperature T3. At least one magnetocalorically active La (Fe 1-a-b Co a Si b) 13 - to form the base phase, at T3> T2, a T3 <T1.

最終製品1は最後の熱処理後に溶鉱炉から移動する際にひびがあることが観察された。ひびの形成は、例えば5mm以上の面積を有する試料において、大きな製品において観察される。仮にキュリー温度付近の温度の冷却速度が低くなった場合、前記の構造1のひびの形成は避けられることが観察された。   It was observed that the final product 1 was cracked as it moved from the blast furnace after the last heat treatment. Crack formation is observed in large products, for example in samples having an area of 5 mm or more. It was observed that the formation of cracks in the structure 1 could be avoided if the cooling rate near the Curie temperature was low.

同様に、磁気熱量活性相を含む製品を加熱したときに、5mm以上の面積を有する製品のひびの形成が製品のキュリー温度の両側に広がる付近の温度のランプ速度を減らすことによって避けられることが観察された。   Similarly, when a product containing a magnetocalorically active phase is heated, the formation of cracks in a product having an area of 5 mm or more can be avoided by reducing the ramp rate of the temperature in the vicinity spreading on both sides of the product's Curie temperature. Observed.

さらなる実施例として、焼結後、前記中間体は44℃である磁気熱量活性相のキュリー温度までわずかに高い1050℃から60℃まで冷却された。前記中間体1は60℃から30℃まで緩やかに冷却された。   As a further example, after sintering, the intermediate was cooled from 1050 ° C. to 60 ° C., slightly higher to the Curie temperature of the magnetocalorically active phase, which was 44 ° C. The intermediate 1 was gradually cooled from 60 ° C to 30 ° C.

理論の制約にとらわれず、焼結後に室温まで前記中間体1を冷却する間におけるひびの形成は、前記の製品がキュリー温度44℃を通過したことによる磁気熱量活性相の負の熱膨張と関連する。磁気熱量活性相がキュリー温度を通過する冷却温度を減少させることで、ひびは製品1の圧力を軽減することによって避けることができる。   Without being bound by theory, the formation of cracks during cooling of the intermediate 1 to room temperature after sintering is related to the negative thermal expansion of the magnetocalorically active phase due to the product passing a Curie temperature of 44 ° C. To do. By reducing the cooling temperature at which the magnetocalorically active phase passes the Curie temperature, cracks can be avoided by reducing the pressure on the product 1.

図11は、中間体が2以上の分離されたものから単一化されるという実施例2において、1つ以上の貫通孔が前記の製品やチャネルの一方から反対側へ広がって前記の製品の表面に形成されることを示す。   FIG. 11 shows that in Example 2 where the intermediate is singulated from two or more separate ones, one or more through-holes extend from one side of the product or channel to the opposite side of the product. It is formed on the surface.

線浸食カッティングは中間体10にチャネル17形成するのと同様に、実施例においてスライス15、16を形成するために前記中間体10を単一化するのに使用されうる。   Line erosion cutting can be used to unify said intermediate 10 to form slices 15, 16 in the example, as well as forming channel 17 in intermediate 10.

前記の表面に形成されたチャネル17と同様に側面19のスライス15,16は線浸食カッティングによってもたらされる。これらの表面には、前記の材料に線カットによって平行な方向に複数の隆起がある。   Like the channels 17 formed on the surface, the slices 15 and 16 of the side surface 19 are produced by line erosion cutting. These surfaces have a plurality of ridges in a direction parallel to the material by line cutting.

前記のチャネル17は、前記の製品は磁気熱量活性相を含む磁気熱交換装置の操作中に熱交換媒体の流れを誘導するための18が配置され、面積を持ちうる。前記の磁気熱量活性相は、保護皮膜又は/及び、耐食皮膜として作用する磁気熱量活性相を少量塗装したものをもたらしうる。   The channel 17 may have an area in which the product 18 is arranged for inducing a flow of a heat exchange medium during operation of a magnetic heat exchange apparatus including a magnetocalorically active phase. The magnetocalorically active phase can result in a small amount of a magnetocalorically active phase that acts as a protective coating and / or a corrosion resistant coating.

異なる加工方法における組み合わせは、前記の製品から最終製品を使用されうる。例えば、前記の製品は製造上の誤差を有する外表面を提供するために外表面に位置している。チャネルは、冷却チャネルを提供するために表面に形成し、前記の製品は複数の最終製品に単一化された。   Combinations in different processing methods can be used from the above products to the final product. For example, the product is located on the outer surface to provide an outer surface with manufacturing errors. Channels were formed on the surface to provide cooling channels, and the product was singulated into a plurality of final products.

理論の制約にとらわれず、永久磁性やごくわずかの磁気熱量活性相を含む中間体の状態で加工することによって、磁気相転移温度の領域における温度で起こる相変化は相変化の回避と関連している加工やテンションにおいては起こえない。相変化における加工においてテンションを避けることで、前記物質の熱分解や分裂は避けることができる。   Without being bound by theory, by working in the state of an intermediate containing permanent magnetism and very little magnetocalorically active phase, the phase change that occurs at the temperature in the region of the magnetic phase transition temperature is related to the avoidance of the phase change. It can't happen in the processing and tension. By avoiding tension in processing in phase change, thermal decomposition and splitting of the substance can be avoided.

La(Fe1−a−bSiCo)のような磁気熱量活性相は、キュリー温度付近の温度で負の体積変化を示すということが明らかとなった。これらの相を含む製品は、ここに記載した方法によってうまく加工できる。 It has been clarified that a magnetocalorically active phase such as La (Fe 1-a-b Si a Co b ) exhibits a negative volume change at a temperature near the Curie temperature. Products containing these phases can be successfully processed by the methods described herein.

磁気熱交換装置に使用される少なくとも磁気熱量活性La(Si、Co、Fe)13ベース相を含む構造物の製造 Production of a structure comprising at least a magnetocalorically active La (Si, Co, Fe) 13 base phase for use in a magnetic heat exchange device

実施例として、11.5mmx5.8mmの面積のプレートでLa(Si,Co,Fe)13システムの磁気熱量活性相を含む製品は期待される磁気熱量活性相を含み、少なくとも50%のアルファ−Feの含有量のものを形成するための量を含む中間体を提供することによって、形成される。 As an example, a product containing the magnetocalorically active phase of the La (Si, Co, Fe) 13 system on a 11.5 mm x 5.8 mm area plate contains the expected magnetocalorically active phase and at least 50% alpha-Fe. Is formed by providing an intermediate comprising an amount to form a content of

これらの中間体は期待されるサイズの複数のプレートを形成するために線浸食カッティングによって加工する。これらのプレートは、さらに磁気熱量活性相を形成するために熱処理される。   These intermediates are processed by line erosion cutting to form multiple plates of the expected size. These plates are further heat treated to form a magnetocalorically active phase.

前記の中間ブロックは粉末冶金技術や2段階の熱処理によって形成された。   The intermediate block was formed by a powder metallurgy technique or a two-step heat treatment.

さらに実施例として、7.7wt%のCo、3.2wt%のSi、18.7wt%のLaの粉末混合物は、最初の粉末の製粉によって提供される。この構成は、+29℃付近のTを有する磁気熱量活性相を提供する。 As a further example, a powder mixture of 7.7 wt% Co, 3.2 wt% Si, 18.7 wt% La is provided by milling the initial powder. This configuration provides a magnetocalorically active phase with a Tc near + 29 ° C.

次の粉末混合物において、9.7wt%のCo、3.2wt%のSi、18.7wt%のLaの粉末混合物は、最初の粉末の製粉によって提供される。この構成は、+59℃付近のTを有する磁気熱量活性相を提供する。 In the following powder mixture, a powder mixture of 9.7 wt% Co, 3.2 wt% Si, 18.7 wt% La is provided by milling the first powder. This configuration provides a magnetocalorically active phase with a T c near + 59 ° C.

3つ目の粉末混合物は、44℃のTcを有する磁気熱量活性相を含む粉末を提供するために1対1の比率で最初と次の粉末混合物の攪拌によって製造される。   A third powder mixture is produced by stirring the first and next powder mixtures in a 1: 1 ratio to provide a powder comprising a magnetocalorically active phase having a Tc of 44 ° C.

3つ目の粉末混合物は、26.5mmx21.8mmx14.5mmの面積を有する素地を提供するために4トン/cmの圧力で圧縮される。 The third powder mixture is compressed at a pressure of 4 ton / cm 2 to provide a substrate having an area of 26.5 mm × 21.8 mm × 14.5 mm.

後に、前記の素地は中間ブロックを形成するために2段階の熱処理がされた。特に、前記の素地は真空下で1080℃7時間熱処理され、1時間アルゴン下で800℃まで冷却され、6時間800℃で保持し、1時間で室温まで冷却された。   Later, the substrate was subjected to a two-step heat treatment to form an intermediate block. In particular, the substrate was heat treated under vacuum at 1080 ° C. for 7 hours, cooled to 800 ° C. under argon for 1 hour, held at 800 ° C. for 6 hours, and cooled to room temperature in 1 hour.

高温におけるドウェルステージは高密度の製品を製造し磁気熱量活性相を形成するために液相反応を促進させる。低温における次のドウェルステージは磁気熱量活性相を分解し、La、Si−リッチ相と同様のアルファ−Fe相の形成を促進させる。   The dwell stage at high temperature facilitates the liquid phase reaction to produce a high density product and form a magnetocalorically active phase. The next dwell stage at low temperature decomposes the magnetocalorically active phase and promotes the formation of an alpha-Fe phase similar to the La, Si-rich phase.

MPS−1044、MPS−1045、MPS−1046の粉末混合物から形成された製品のアルファ−Feの含有量は表6にまとめられる。それぞれの製品は密度が7.25g/cmであり、アルファ−Feの含有量はそれぞれ60.3%、57.8%、50.6%である。 Table 6 summarizes the alpha-Fe content of products formed from powder blends of MPS-1044, MPS-1045, MPS-1046. Each product has a density of 7.25 g / cm 3 and alpha-Fe content of 60.3%, 57.8% and 50.6%, respectively.

前記のブロックは11.5mmx5.6mmx0.6mmで複数のプレートとして切断された。   The block was cut as a plurality of plates at 11.5 mm × 5.6 mm × 0.6 mm.

試料は、磁気熱量活性相を形成するために、アルゴン下で、4時間1000℃、1025℃、1050℃の3種類で熱処理された。前記のエントロピー変化とキュリー温度は、磁気熱量的な特徴とアルファ−Feの含有量を調べることで測定した。これらの結果は、図7にまとめてある。前記のアルファ−Feの含有量は、熱処理後の試料すべて中間体において50%以上であったものが、7.2%以下まで減少した。   The sample was heat treated at 1000 ° C., 1025 ° C., and 1050 ° C. for 4 hours under argon to form a magnetocalorically active phase. The entropy change and the Curie temperature were measured by examining the magnetocaloric characteristics and the content of alpha-Fe. These results are summarized in FIG. The content of the alpha-Fe was 50% or more in all the intermediate samples after the heat treatment, but decreased to 7.2% or less.

プレートは、アルゴン下4時間、1030±3℃で熱処理された。前記の結果は、図8にまとめた。   The plate was heat treated at 1030 ± 3 ° C. for 4 hours under argon. The results are summarized in FIG.

粉末の混合物から形成されたブロック1は、Tが28.7℃である。エントロピーの変化が6J/(kg.K)、43.4kJ/(m.K)であり、アルファ−Feの含有量が5.0%である。 Block 1 formed from the powder mixture has a Tc of 28.7 ° C. The change in entropy is 6 J / (kg.K), 43.4 kJ / (m 3 .K), and the content of alpha-Fe is 5.0%.

粉末の混合物から形成されたブロック2は、Tが43.0℃である。エントロピーの変化が5.2J/(kg.K)、37.9kJ/(m.K)であり、アルファ−Feの含有量が5.0%である。 Block 2 formed from the powder mixture has a Tc of 43.0 ° C. The change in entropy is 5.2 J / (kg.K), 37.9 kJ / (m 3 .K), and the content of alpha-Fe is 5.0%.

粉末の混合物から形成されたブロック3は、Tが57.9℃である。エントロピーの変化が4.4J/(kg.K)、32.2kJ/(m.K)であり、アルファ−Feの含有量が7.4%である。 Block 3 formed from the powder mixture has a Tc of 57.9 ° C. The change in entropy is 4.4 J / (kg.K), 32.2 kJ / (m 3 .K), and the alpha-Fe content is 7.4%.

可逆的な相転移において示されたLa(Fe、Si、Co)13システムの構成 La (Fe, Si, Co) 13 system configuration shown in reversible phase transition

理論に縛られずに、La(Fe、Si、Co)13システムで観察された可逆的な相転移は相図に記載されたものを基本として理解されうる。図12は、La:(FE+Co+Si)の比率を1:13として、8体積%のCoを含有し、600℃から1300℃での相変化について、Siの含有量が1.5wt%から5wt%場合の影響を理論的な相図で示したものである。 Without being bound by theory, the reversible phase transitions observed in the La (Fe, Si, Co) 13 system can be understood based on those described in the phase diagram. FIG. 12 shows the case where the ratio of La: (FE + Co + Si) is 1:13, 8% by volume of Co is contained, and the phase change from 600 ° C. to 1300 ° C. is performed when the Si content is 1.5 wt% to 5 wt%. Is a theoretical phase diagram.

目標の構成は、Siの含有量が3.5wt%で、100℃ごとに線を引いて示している。磁気熱量活性相は、1/13(La:(Fe、Si、Co)13であることを示しており、相図の右側で単一の相を形成している。 The target configuration is shown by drawing a line every 100 ° C. with a Si content of 3.5 wt%. The magnetocalorically active phase is 1/13 (La 1 : (Fe, Si, Co) 13 , and forms a single phase on the right side of the phase diagram.

目標のSi含有量であり、温度上昇による図の結果より、600℃から850℃でアルファ−Fe、5/3(LaSi)、1/1/1(La(Fe,Co)Si)からなる状態は安定である。850℃から975℃において、ガンマ(Gamma)−Fe、1/13(La:(Fe、Si、Co)131/1/1(La(Fe,Co)Si)からなる状態は安定である。975℃から1070℃において、1/13(La:(Fe、Si、Co)13の単一相をからなる状態は安定である。1070℃から1200℃において、ガンマ(Gamma)−Fe、1/13(La:(Fe、Si、Co)13、液体Lからなる状態は安定である。 It is the target Si content, and from the result of the figure due to the temperature rise, from 600 ° C. to 850 ° C., alpha-Fe, 5/3 (La 5 Si 3 ), 1/1/1 (La 1 (Fe, Co) 1 The state consisting of Si) 1 is stable. From 850 ° C. to 975 ° C., the state consisting of gamma (Gamma) -Fe, 1/13 (La 1 : (Fe, Si, Co) 13 1/1/1 (La 1 (Fe, Co) 1 Si) 1 is The state consisting of a single phase of 1/13 (La 1 : (Fe, Si, Co) 13 is stable from 975 ° C. to 1070 ° C. From 1070 ° C. to 1200 ° C., gamma (Gamma) is stable. The state composed of -Fe, 1/13 (La 1 : (Fe, Si, Co) 13 , and liquid L is stable.

目標の構成を有する製品を形成するための方法は、1100℃でガンマ(Gamma)−Fe、1/13(La:(Fe、Si、Co)13、液体Lの状態にあるものを液相の焼結を可能とするように,初めに1100℃で加熱する工程を含んでいる。前記の温度は、磁気熱量相1/13(La:(Fe、Si、Co)13を分解するために、アルファ−Fe、5/3(LaSi)、1/1/1(La(Fe,Co)Si)の状態のものとするためには,800℃以下に下げられる。熱処理後、前記の製品は確実に加工する。この加工後、前記の製品が、1/13(La:(Fe、Si、Co)13相を高く含む磁気熱量活性相を再形成するために、単一の1/13(La:(Fe、Si、Co)13相の状態のものを1050℃で熱処理されうる。 A method for forming a product having a target structure is a liquid phase of gamma (Gamma) -Fe, 1/13 (La 1 : (Fe, Si, Co) 13 , liquid L at 1100 ° C. In order to decompose the magnetocaloric phase 1/13 (La 1 : (Fe, Si, Co) 13. In addition, in order to obtain alpha-Fe, 5/3 (La 5 Si 3 ), 1/1/1 (La 1 (Fe, Co) 1 Si) 1 , the temperature is lowered to 800 ° C. or lower. After the heat treatment, the product is securely processed, so that the product re-forms the magnetocalorically active phase containing a high 1/13 (La 1 : (Fe, Si, Co) 13 phase. , Single 1/13 (La 1 : (Fe, Si, Co) 13 phase The state can be heat-treated at 1050 ° C.

相図におけるこれら3つの領域の移動を可能とするために、Siの含有量は、破線101と102によって示されている所定の領域にあるべきである。特に、Siの含有量の最低量は、単一の1/13(La:(Fe、Si、Co)13とガンマ(Gamma)−Fe、1/13(La:(Fe、Si、Co)13、1/1/1(La(Fe,Co)Si)とガンマ(Gamma)−Fe、1/13(La:(Fe、Si、Co)13、液相+Lの領域の間の境界によって決められる。Siの含有量の最高量は、アルファ−Fe、5/3(LaSi)、1/1/1(La(Fe,Co)Si)とアルファ−Fe、1/13(La:(Fe、Si、Co)13、1/1/1(La(Fe,Co)Si)の領域の間の境界によって決められる。 In order to allow movement of these three regions in the phase diagram, the Si content should be in a predetermined region indicated by dashed lines 101 and 102. In particular, the minimum amount of the Si content, a single 1/13 (La 1: (Fe, Si, Co) 13 and Gamma (Gamma) -Fe, 1/13 (La 1: (Fe, Si, Co 13 , 1/1/1 (La 1 (Fe, Co) 1 Si) 1 and gamma (Gamma) -Fe, 1/13 (La 1 : (Fe, Si, Co) 13 , liquid phase + L The maximum amount of Si contained is alpha-Fe, 5/3 (La 5 Si 3 ), 1/1/1 (La 1 (Fe, Co) 1 Si) 1 and alpha- Fe, 1/13 (La 1 : (Fe, Si, Co) 13 , 1/1/1 (La 1 (Fe, Co) 1 Si) 1 is determined by the boundary between the regions.

Figure 0005602139
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Claims (19)

少なくともひとつの磁気熱量活性相を含む不純物が5体積%以下である製品の製造方法であって,
中間体を提供する工程であって,前記中間体は,少なくともひとつの(La1−a)(Fe1−b−c13−dで示される相を形成し得る要素を含み,
0≦a≦0.9,0≦b≦0.2,0.05≦c≦0.2,−1≦d≦+1,0≦e≦3であり,
MはCe,Pr及びNdのいずれか1つ又は2つ以上であり,
Tは,Co,Ni,Mn及びCrのいずれか1つ又は2つ以上であり,
Yは,Si,Al,As,Ga,Ge,Sn,及びSbのいずれか1つ又は2つ以上であり,
Xは,H,B,C,N,Li及びBeのいずれか1つ又は2つ以上であり,
前記中間体は少なくともひとつの永久磁性の相を含む工程と,
前記中間体の一部を除去する加工を施す工程と,
前記中間体の一部を除去する加工を施した後に,少なくともひとつの(La1−a)(Fe1−b−c13−dで示される磁気熱量活性相を含む最終製品を製造するために熱処理する工程とを含み,
前記中間体の一部を除去する加工を施す工程は、機械加工、機械的な粉砕、研磨、化学機械研磨、放電カッティング、線浸食カッティング、レーザーカッティング、ドリル又はウォータービームカッティングを用いて前記中間体の一部分を除去する工程である、
方法。
A method for producing a product in which impurities containing at least one magnetocalorically active phase is 5% by volume or less ,
Providing a intermediate, the intermediate, forming at least one (La 1-a M a) (Fe 1-b-c T b Y c) phase represented by 13-d X e Contains elements to get,
0 ≦ a ≦ 0.9, 0 ≦ b ≦ 0.2, 0.05 ≦ c ≦ 0.2, −1 ≦ d ≦ + 1, 0 ≦ e ≦ 3,
M is any one or more of Ce, Pr and Nd,
T is any one or more of Co, Ni, Mn and Cr,
Y is any one or more of Si, Al, As, Ga, Ge, Sn, and Sb,
X is any one or more of H, B, C, N, Li and Be,
The intermediate includes at least one permanent magnetic phase ;
Applying a process for removing a portion of the intermediate;
After giving the process of removing portions of the intermediate, at least one of (La 1-a M a) (Fe 1-b-c T b Y c) magnetocalorically active phase represented by 13-d X e Heat treating to produce a final product comprising:
The process of removing a part of the intermediate includes machining, mechanical crushing, polishing, chemical mechanical polishing, electric discharge cutting, linear erosion cutting, laser cutting, drill or water beam cutting. A step of removing a portion of
Method.
請求項1に記載の方法であって、前記中間体が50体積%以上78.3体積%以下のアルファ−Feを含有することを特徴とする方法。 The method according to claim 1, wherein the intermediate contains 50% by volume or more and 78.3% by volume or less of alpha-Fe. 請求項1又は2に記載の方法であって、前記中間体が少なくともひとつのNaZn13型の結晶構造を有する相を含む前駆体を熱処理することによって製造されることを特徴とする方法。 The method according to claim 1 or 2, wherein the intermediate is produced by heat-treating a precursor containing a phase having at least one NaZn 13 type crystal structure. 請求項3に記載の方法であって、前記の前駆体が少なくともひとつのアルファ−Fe型の相を製造するために選択された条件下で熱処理される方法。 4. A method according to claim 3, wherein the precursor is heat treated under conditions selected to produce at least one alpha-Fe type phase. 請求項3又は4に記載の方法であって,
前記中間体は,少なくともひとつの(La1−a)(Fe1−b−c13−dで示される相を形成するための要素を含む量の粉末を混合することにより得られ,
少なくともひとつのNaZn13型の結晶構造有する相を製造するために温度T1で、前記粉末を焼結することを特徴とする方法。
The method according to claim 3 or 4, wherein
The intermediate mixing amount of powder containing elements for forming at least one (La 1-a M a) (Fe 1-b-c T b Y c) phase represented by 13-d X e To obtain
A method characterized in that the powder is sintered at a temperature T1 in order to produce at least one phase having a NaZn 13 type crystal structure.
請求項3〜5のうちいずれかひとつに記載の方法であって,
温度T1での前記熱処理後、少なくともひとつの永久磁性の相を含む中間体を形成するために,前記前駆体は温度T2による熱処理をさらにされ,T2<T1であることを特徴とする方法。
A method according to any one of claims 3-5,
After the heat treatment at temperature T1, the precursor is further heat treated at temperature T2 to form an intermediate containing at least one permanent magnetic phase, T2 <T1.
請求項6に記載の方法であって、前記T2は,NaZn13型の結晶構造を有する相の分解を起こさせる温度であることを特徴とする方法。 7. The method according to claim 6, wherein the T2 is a temperature causing the decomposition of a phase having a NaZn 13 type crystal structure. 請求項6又は7に記載の方法であって、
少なくともひとつの磁気熱量活性な(La1−a)(Fe1−b−c13−dの相を含む最終製造物を製造するために,前記前駆体が温度T3で熱処理され,T3>T2であることを特徴とする方法。
The method according to claim 6 or 7, wherein
To produce the final product comprising at least one of the magnetocalorically active (La 1-a M a) (Fe 1-b-c T b Y c) of 13-d X e phase, said precursor Temperature A method wherein the heat treatment is performed at T3 and T3> T2.
請求項8に記載の方法であって、T3<T1であることを特徴とする方法。   9. The method of claim 8, wherein T3 <T1. 少なくとも磁気熱量活性相を含み不純物が5体積%以下である製品を合成するための中間体であって、
前記中間体は,少なくともひとつの(La1−a)(Fe1−b−c13−dの相を含み,
0≦a≦0.9,0≦b≦0.2,0.05≦c≦0.2,−1≦d≦+1,0≦e≦3であり,
MはCe,Pr及びNdのいずれか1つ又は2つ以上であり,
Tは,Co,Ni,Mn及びCrのいずれか1つ又は2つ以上であり,
Yは,Si,Al,As,Ga,Ge,Sn,及びSbのいずれか1つ又は2つ以上であり,
Xは,H,B,C,N,Li及びBeの1つ又は2つ以上であり,
前記中間体は少なくともひとつの永久磁性の相を含む,
中間体。
A intermediate for synthesizing at least magnetocalorically active phase is unrealized impurities is not more than 5% by volume product,
The intermediate comprises at least one (La 1-a M a) (Fe 1-b-c T b Y c) of 13-d X e phase,
0 ≦ a ≦ 0.9, 0 ≦ b ≦ 0.2, 0.05 ≦ c ≦ 0.2, −1 ≦ d ≦ + 1, 0 ≦ e ≦ 3,
M is any one or more of Ce, Pr and Nd,
T is any one or more of Co, Ni, Mn and Cr,
Y is any one or more of Si, Al, As, Ga, Ge, Sn, and Sb,
X is one or more of H, B, C, N, Li and Be;
The intermediate comprises at least one permanent magnetic phase;
Intermediates.
請求項10に記載の中間体であって、(La1−a)(Fe1−b−c13−dの相の組成が少なくともひとつのアルファ−Feベースの相と,La−リッチ相及びSi−リッチ相への可逆的な分解反応を示すことを特徴とする中間体。 An intermediate body according to claim 10, (La 1-a M a) (Fe 1-b-c T b Y c) 13-d X composition of the phase of e is at least one alpha -Fe based An intermediate characterized in that it exhibits a reversible decomposition reaction into a La-rich phase and a Si-rich phase . 請求項10又は11に記載の中間体であって、少なくともひとつの(La1−a)(Fe1−b−c13−dの相の組成が液相の焼結により少なくともひとつの(La1−a)(Fe1−b−c13−d相を形成することを特徴とする中間体。 An intermediate body according to claim 10 or 11, at least one (La 1-a M a) (Fe 1-b-c T b Y c) 13-d of X e composition of the phase is a liquid phase intermediate, and forming at least one (La 1-a M a) (Fe 1-b-c T b Y c) 13-d X e phase by sintering. 請求項11又は12に記載の中間体であって、前記中間体が少なくともひとつのアルファ−Fe型の相を含み、前記アルファ−Fe型の相がさらにCo及びSiを含むことを特徴とする中間体。 13. The intermediate according to claim 11 or 12 , wherein the intermediate includes at least one alpha-Fe type phase, and the alpha-Fe type phase further includes Co and Si. body. 請求項11〜13のうちいずれかひとつに記載の中間体であって、B>0.35T、及びHcJ>80Oeであることを特徴とする中間体。 An intermediate member according to any one of claims 11~13, B r> 0.35T, and intermediates, which is a H cJ> 80 Oe. 少なくともひとつの磁気熱量的に活性なLaFe13ベースの相を含み,磁気相転移温度Tを有し不純物が5体積%以下の製品であって
前記少なくともひとつのLaFe13ベースの相の組成は,少なくともひとつのアルファ−Feベース相,La−リッチ相及びSi−リッチ相への可逆的な相分解反応を示すために選択された製品であって
前記LaFe 13 ベースの相は(La 1−a )(Fe 1−b−c 13−d の相であり、
0≦a≦0.9,0≦b≦0.2,0.05≦c≦0.2,−1≦d≦+1,0≦e≦3であり,
MはCe,Pr及びNdのいずれか1つ又は2つ以上であり,
Tは,Co,Ni,Mn及びCrのいずれか1つ又は2つ以上であり,
Yは,Si,Al,As,Ga,Ge,Sn,及びSbのいずれか1つ又は2つ以上であり,
Xは,H,B,C,N,Li及びBeのいずれか1つ又は2つ以上である,
製品
A product comprising at least one magnetocalorically active LaFe 13 based phase, having a magnetic phase transition temperature T c and having an impurity content of 5% by volume or less ,
Wherein the composition of at least one of LaFe 13 based phase, a selected product to show reversible phase decomposition reaction into at least one alpha -Fe based phase, La-rich phase and Si- rich phase ,
The LaFe 13 base phase is a phase of (La 1-a M a) (Fe 1-b-c T b Y c) 13-d X e,
0 ≦ a ≦ 0.9, 0 ≦ b ≦ 0.2, 0.05 ≦ c ≦ 0.2, −1 ≦ d ≦ + 1, 0 ≦ e ≦ 3,
M is any one or more of Ce, Pr and Nd,
T is any one or more of Co, Ni, Mn and Cr,
Y is any one or more of Si, Al, As, Ga, Ge, Sn, and Sb,
X is one or more of H, B, C, N, Li and Be,
Product .
請求項15に記載の製品であって、少なくともひとつの(La1−a)(Fe1−b−c13−dXeの相の組成が液相の焼結によって(La1−a)(Fe1−b−c13−dXeの相を形成するように選択されたことを特徴とする製品。 A product according to claim 15, by sintering of at least one of (La 1-a M a) (Fe 1-b-c T b Y c) 13-d composition of Xe phase liquid phase ( La 1-a M a ) (Fe 1-b-c T b Y c ) 13-d Xe product selected to form a phase. 請求項15又は16に記載の製品であって、Siの含有量が少なくともひとつの(La1−a)(Fe1−b−c13−dXeの相が少なくとも一つのアルファ−Feベースの相,La−リッチ相及びSi−リッチ相への可逆的な相の分解反応を示すように選択されたことを特徴とする製品。 A product according to claim 15 or 16, the content of Si is at least one of (La 1-a M a) (Fe 1-b-c T b Y c) 13-d Xe phases at least a Product selected to exhibit a reversible phase decomposition reaction into two alpha-Fe based phases, La-rich phase and Si-rich phase. 請求項1〜9のうちいずれかひとつに記載の方法で製造され,少なくともひとつの磁気熱量活性相を含み,磁気相転移温度Tを有する製品(1;10;20)。 10. A product (1; 10; 20) produced by the method according to any one of claims 1 to 9 , comprising at least one magnetocalorically active phase and having a magnetic phase transition temperature Tc . 請求項1〜9のうちいずれかひとつに記載の方法で製造された製品(1;10;20)の磁気熱交換のための使用。 Use of a product (1; 10; 20) produced by the method according to any one of claims 1 to 9 for magnetic heat exchange.
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